Рафинация масла

В сырых маслах всегда содержатся разнообразные примеси. Часть примесей вместе с маслом извлекается и» клеток семян под действием повышенной температуры, давления и органического растворителя. Поэтому в товарном масле всегда присутствуют фосфолипиды, воски, красящие вещества и продукты распада этих веществ (свободные жирные кислоты, моно- и диглицериды и другие вещества).

В масле, полученном из семян, есть также продукты окисления различных соединений липидной природы. Содержание их зависит от качества семян, поступающих на переработку, и интенсивности технологического воздействия на семена при получении масла. Кроме растворимых веществ, товарное масло содержит и механические примеси.

Процесс очистки масел от сопутствующих веществ получил название рафинации. Методы рафинации могут быть разделены на физические, химические и физико-химические. Выбор метода рафинации зависит от состава и количества примесей, их свойств и назначения масла. В большинстве случаев очистка масла достигается сочетанием нескольких методов.

Физические методы рафинации

Физические методы применяются яри первичной очистке масла, а также для удаления нерастворимых в масле частиц, образующихся в ходе рафинации. Удаление из масла твердых частиц мезги проводится на механизированных гущеловушках, с помощью горизонтальных центрифуг непрерывного действия, а также фильтрацией на рамных фильтр-прессах.

Осадок, получаемый в результате первичной очистки прессового масла на гущеловушках, центрифугах и фильтрах, направляется в жаровни, где смешивается вместе со свежей мяткой.

Эффективный метод очистки масел от взвешенных примесей и воды — центрифугирование. Различают разделяющие центрифуги (применяются для отделения воды от масла) и осветляющие (используются для удаления механических примесей). В разделяющем сепараторе (см. рис. II-15) исходное масло под давлением до 0,3 МПа поступает через полый вал 1 в рабочий  барабан 2, где под действием центробежной силы разделяется на два потока: тяжелую жидкость с осадком и жир. Осадок накапливается у внутренних стенок барабана, тяжелая жидкость, перемещаясь вдоль нижней поверхности тарелок, удаляется через патрубок 3, жир, проходя вдоль верхней поверхности тарелок к центру барабана выводится через патрубок 4.

Осветление масел, содержащих значительное количество примесей, проводят с помощью саморазгружающейся  центрифуги НОГШ. Для удаления осадка, содержащегося в маслах, широко применяется фильтрация жиров на фильтр-прессах (см. рис. I—14). При фильтрации жидкость проходит через поры фильтрующего материала, а взвешенные частички задерживаются на фильтре.

Химические и физико-химические методы рафинации

С помощью этих методов из масла удаляют свободные жирные кислоты, фосфолипиды, белки, слизи и некоторые другие соединения. Распространенными химическими методами являются гидратация и щелочная рафинация.

Гидратация (удаление примесей с помощью воды). Это — один из важнейших методов химической очистки жиров (в последнее время гидратацию часто относят к физико-химическим методам). Гидратация дает возможность выделить содержащиеся в жире вещества с гидрофильными свойствами, в первую очередь фосфолипиды, которые при хранении масел выпадают в виде легко разлагающегося осадка, затрудняя проведение ряда технологических операций. Выведенные гидратацией из масла фосфолипиды используют в пищевых и кормовых целях.

В процессе гидратации масло обрабатывают водой или раствором поваренной соли в струйном смесителе, представляющем собой эжектор и обеспечивающем интенсивное смешивание масла и воды, которой вводят 0,5—2% к массе масла; температура масла 45— 60°С. Смесь масла и воды направляют в коагулятор, где происходит формирование гидратационного осадка, отделяемого из масла. Коагулятор представляет собой цилиндрический аппарат с рамной мешалкой, имеющей частоту вращения 13 об/мин. Продолжительность прохождения масла через коагулятор 0,5 ч. Из коагулятора выходит масло, содержащее крупные, сформированные хлопья фосфолипидов, отделяемые в отстойнике непрерывного действия. Гидратационный осадок поступает из отстойника в ротационно-пленочный аппарат цилиндрической формы для сушки фосфолипидов. Аппарат имеет паровую рубашку, внутри аппарата расположен полый вал, к которому приварены четыре лопасти. Между концами лопастей и внутренней поверхностью корпуса расстояние 0,5—1,0 мм.

Осадок (фосфолипиды) равномерно распределяется с помощью лопастей по внутренней поверхности аппарата (полый вал имеет частоту вращения 800 об/мин) и высушивается в вакууме при температуре 60—70°С. Продолжительность высушивания 2 мин. В этих условиях влажность гидратационного осадка снижается с 35 до 2%. Высушенный фосфатидный концентрат направляют на расфасовку в металлические банки. Гидратированное масло для обезвоживания поступает в су- шильно-деаэрационный аппарат, где распыляется с помощью форсунок в вакууме. Начальная влажность масла 0,2%, конечная — 0,05%, температура 85—90°С.

Гидратированное подсолнечное масло должно быть освобождено от восков и воскоподобных веществ. Для этого масло охлаждают до 10—12°С и направляют в экспозитор — цилиндрический аппарат, снабженный медленно вращающейся рамной мешалкой (частота вращения 2 об/мин). Здесь в течение 4 ч происходит кристаллизация восков, растворенных в масле. Затем масло слегка подогревают до температуры 18—20°С и фильтрацией через ткань отделяют воски, воскоподобные вещества и частично негидратируемые фосфолипиды, оставшиеся в масле после гидратации. Выведение восков и воскоподобных веществ из масла описанным способом называется вымораживанием их.

Щелочная рафинация.Щелочной рафинацией называется обработка масла щелочью. При этом происходит главным образом нейтрализация свободных жирных кислот с образованием нерастворимых в масле солей (мыла). Последние выпадают в осадок, увлекая вместе с собой разнообразные примеси: фосфолипиды, красящие вещества, белки, слизи. Образующийся осадок получил название соапстока.

Щелочная рафинация сопровождается также частичным расщеплением нейтрального жира, что приводит к уменьшению выхода масла.

Скорость рафинации, эффективность образования соапстока, его структура, потери нейтрального жира зависят от качества масла (кислотного числа масла, характера и количества примесей и т. д.), концентрации щелочи, температуры и условий проведения щелочной рафинации. Рафинацию масла с кислотным числом до 5 проводят слабыми растворами щелочи (до 45 г/л),, при кислотном числе масла до 7 его нейтрализуют более концентрированными растворами (до 100 г/л), а при кислотном числе масла свыше 7 применяют растворы щелочи концентрацией до 200 г/л.

Гидратированное масло (подсолнечное также и вымороженное) поступает в нижнюю часть нейтрализатора непрерывного действия, заполненного раствором щелочи. Нейтрализатор' представляет собой аппарат цилиндрической формы с коническим днищем. В его верхней части имеется расширитель для увеличения площади раздела масляной и мыльно-щелочной фаз. Масло поступает в перфорированный распределитель, расположенный в нижней части нейтрализатора, в виде капель диаметром 2 мм распределяется в щелочном растворе и медленно всплывает на его поверхность, так как относительная плотность масла меньше относительной плотности водного раствора щелочи. Благодаря хорошему распределению масла в растворе щелочи происходит нейтрализация свободных жирных кислот и образуются мыла— соли щелочных металлов и жирных кислот. С поверхности раствора щелочи масло отводят в сушильно-деаэрационный аппарат, предварительно обрабатывая раствором лимонной кислоты для разложения мыла в смесителе эжекционного типа или промывая водой. Мыльно-щелочной раствор — соапсток — выводят из нейтрализатора непрерывно и передают на мыловаренный завод. Для большинства масел температура нейтрализации 68—75°С„ концентрация водного раствора щелочи 8—15 г/л.

Вариантом щелочной рафинации является рафинация (нейтрализация) в мисцелле, применяемая для хлопкового масла. Оптимальная концентрация мисцеллы 35—45%. Поэтому мисцеллу, выходящую из экстрактора с более низкой концентрацией, предварительно
упаривают или добавляют в нее масло, получаемое прессованием из этих же семян. Мисцеллу при температуре 20— 22°С направляют в струйный смеситель для смешивания с раствором щелочи. Полученную смесь мисцеллы, хлопьев мыла, фосфолипидов и других веществ подогревают до 65—70°С и обрабатывают водой для лучшего отделения соапстока в отстойниках непрерывного действия. Отсюда мисцелла возвращается в экстракционный цех для отгонки растворителя, масло из дистилляторов промывают водой или раствором лимонной кислоты и высушивают в сушильно- деаэрационном аппарате. Отгонку растворителя из соапстока ведут в аппаратах колонного типа под вакуумом при обработке острым паром.

Из физико-химических методов широкое распространение получили адсорбционная рафинация и дезодорация.

Адсорбционная рафинация. Метод применяется главным образом для удаления из масла содержащихся в нем красящих веществ, поэтому этот метод рафинации получил название отбелки. Полнота удаления пигментов определяется видом масла и его назначением: масла, направляемые на гидрогенизацию, используемые в производстве маргарина, полностью обесцвечиваются; при производстве салатных масел они обесцвечиваются частично.

Применяемые при адсорбционной рафинации сорбенты (отбельные глины, порошки) должны обладать большой адсорбционной емкостью по отношению к удаляемым пигментам, удерживать минимальное количество масла (иметь низкую маслоемкость), не вступать в химическое взаимодействие с маслом и легко от него отделяться.

Для производства отдельных порошков (глин) используют природные материалы: гумбрин, чехословацкую глину, трепел, асканагель. Для повышения отбеливающей способности они должны подвергаться специальной обработке— активации.

Отбелка жиров может осуществляться периодически или непрерывно. Для удаления красящих веществ масло перемешивают с сорбентом и отделяют его фильтрацией. Количество сорбента и условия проведения процесса зависят от вида масла, его назначения, характеристики сорбента.

Дезодорация. Дезодорация жиров применяется для удаления нежелательных летучих ароматических и частично вкусовых веществ. Большинство веществ, определяющих вкус и запах масла, относится к оксосоединениям (альдегиды, кетоны), низкомолекулярным кислотам, углеводородам.

В основе процесса дезодорации лежит отгонка (дистилляция) ароматических веществ с водяным паром. Для интенсификации дезодорации жиров и масел процесс осуществляют под глубоким вакуумом и при высокой температуре. Распространение получили непрерывно действующие дезодораторы системы Де-Смет (рис. 1).

Рис. 1. Дезодоратор системы Де-Смет.

Масло, направляемое на дезодорацию, подогревают до 60°С и подают в деаэратор, где оно распыляется в вакууме и подогревается в тонкой пленке на поверхности змеевиков до 130— 180°С. После деаэратора масло нагревают до 220—230°С и подают в дезодоратор. Внутри верхней цилиндрической части дезодоратора укреплены 38 вертикальных пластин из нержавеющей стали, по которым опускается тонкая пленка распыляемого в верхней части аппарата масла. Обогрев дезодоратора осуществляется через наружные змеевики и паровую рубашку. Тонкая пленка масла, стекающего по вертикальным пластинам, хорошо контактирует с водяным паром, подаваемым паровыми инжекторами, установленными в нижней части дезодоратора. Продолжительность пребывания масла в дезодораторе 25 мин, давление водяного пара 3—4 МПа, остаточное давление в дезодораторе 0,13—0,27 кПа. Растительные масла должны отвечать требованиям ГОСТов. Так, подсолнечное масло должно соответствовать требованиям ГОСТ 1129—73. Этим ГОСТом масло подразделяется на рафинированное — дезодорированное и недезодорированное, гидратированное высшего, I и II сорта, и нерафинированное—высшего, I и II сорта. В торговую сеть и на предприятия общественного питания может быть направлено только рафинированное дезодорированное подсолнечное масло.